(57)【要約】【課題】  配置が容易であり、作業負担及び費用負担を削減することができる軌道上の搬送台車以外の電気機器に対する給電装置を提供する。【解決手段】  非接触給電装置３０は、給電線１に配置されて巻回された二次巻線３と給電線１との間で電磁誘導により非接触で給電が行われる非接触給電トランス２と、二次巻線３の電源入力から所定の直流電圧を出力する定電圧回路ユニット５とを備え、軌道上の搬送台車以外の電気機器である負荷１５に対して一定電圧を供給する。定電圧回路ユニット５は、二次巻線３の両端に並列に接続されたＯＮ／ＯＦＦスイッチ７の開／閉で電源ＯＮ／ＯＦＦの制御を行い、定電圧回路６において、整流回路１０で二次巻線３からの電流を直流化し、ＰＷＭ制御手段１４により制御されるスイッチ手段１１で直流化した電流を負荷電力に応じてバイパスさせて、出力コンデンサ１３により負荷１５に一定電圧を出力する。【選択図】  図２
2006141115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電源装置に接続された一次側給電線に配置され、巻回された二次巻線と当該一次側給電線との間で電磁誘導により非接触で給電が行われる非接触給電トランスと、
前記二次巻線からの電源入力を整流回路により整流して所定の直流電圧を出力する定電圧回路と、
を備え、前記定電圧回路の出力側に接続された軌道上の搬送台車以外の電気機器に対して一定電圧を供給することを特徴とする給電装置。
【請求項２】
前記整流回路の前段又は後段に前記非接触給電トランスと並列に接続された電源スイッチを更に備え、
前記電源スイッチは、短絡時に電源オフ、解放時に電源オンとなるように機能されることを特徴とする請求項１に記載の給電装置。
【請求項３】
前記定電圧回路は、
前記整流回路と、
前記整流回路と並列に接続されたスイッチ手段と、
前記スイッチ手段と並列に接続された出力コンデンサと、
前記スイッチ手段と前記出力コンデンサとの間に接続されたダイオードと、
前記スイッチ手段に接続されたスイッチ制御手段と、を備え、
前記スイッチ制御手段は、前記電気機器が軽負荷時にはスイッチのオン時間比率を大きく、前記電気機器が重負荷時にはスイッチのオン時間比率を小さくするように機能されることを特徴とする請求項１または２に記載の給電装置。
【請求項４】
前記整流回路と前記スイッチ手段との間に直列に接続されたリアクトル、を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の給電装置。
【請求項５】
前記スイッチ制御手段が、ＰＷＭ制御で制御されることを特徴とする請求項３または４に記載の給電装置。
【請求項６】
前記スイッチ制御手段が、ヒステリシスコンパレータ制御で制御されることを特徴とする請求項３または４に記載の給電装置。
【請求項７】
前記非接触給電トランスが、前記一次側給電線に複数配置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の給電装置。
【請求項８】
複数の前記非接触給電トランスのそれぞれに巻回された二次巻線が、１つの前記定電圧回路に並列に接続されることを特徴とする請求項７に記載の給電装置。
【請求項９】
前記定電圧回路は、前記非接触給電トランスと同じ数の複数の前記整流回路と、複数の前記整流回路から直流電流を入力される１つの前記スイッチ手段と、１つの前記出力コンデンサと、１つの前記ダイオードと、１つの前記スイッチ制御手段を備え、
複数の前記非接触給電トランスのそれぞれに巻回された二次巻線が、前記定電圧回路の複数の前記整流回路にそれぞれ並列に接続されることを特徴とする請求項７に記載の給電装置。
【請求項１０】
複数の前記非接触給電トランスのそれぞれに巻回された二次巻線が、前記非接触給電トランスと同じ数の複数の前記定電圧回路にそれぞれ並列に接続され、
複数の前記定電圧回路のそれぞれに接続された接続ダイオードを介して、複数の前記定電圧回路からの出力を合わせて前記電気機器に供給することを特徴とする請求項７に記載の給電装置。
【請求項１１】
複数の前記定電圧回路において、１つの前記スイッチ制御手段が共用され、
複数の前記定電圧回路のそれぞれに接続ダイオードが接続されることなく、複数の前記定電圧回路からの出力を合わせて前記電気機器に供給することを特徴とする請求項１０に記載の給電装置。
【請求項１２】
前記非接触給電トランスは、空隙がない形状でコアが形成されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の給電装置。
【請求項１３】
前記コアは、ファライトコア、珪素鋼板、またはアモルファスコアの材質で形成されることを特徴とする請求項１２に記載の給電装置。
【請求項１４】
前記非接触給電トランスは、前記一次側給電線を囲むようにコアが形成されると共に、前記一次側給電線に対して脱着可能な構造でコアが形成されることを特徴とする請求項１〜１３に記載の給電装置。
【請求項１５】
前記定電圧回路の後段に並列に接続されたＤＣ／ＡＣインバータを更に備え、
前記ＤＣ／ＡＣインバータに接続された前記電気機器に対して一定交流電圧を供給することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軌道上の各種センサや制御ユニット等の電気機器に対する給電装置に関し、特に、電磁誘導により非接触で電気機器に対して電力を供給する非接触の給電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造、液晶製造、ＦＡなどの製造プロセスにおいて、製造過程の品物（例えば、半導体製品製造施設の場合、半導体基板や液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等の処理対象物）をプロセスに従い装置から装置に搬送する搬送手段としては、天井より懸垂された軌道上を走行してFOUP（Front Opening Unified Pod）を搬送するOHT（Over head Hoist Transport）、OHS（Over Head Shuttle）、床上を自立走行する搬送台車を用いた搬送システムなど、軌道上を走行する搬送台車による搬送システムが主流となっている。
【０００３】
この搬送システムにおいて、特許文献１に示すように、搬送台車は、高周波電源装置に接続された給電線から電磁誘導により非接触で電力を供給されて、軌道上を自走している。
【０００４】
一方、搬送システムにおいては、軌道上（地上や天井側）に、搬送台車の運行を制御・管理するための各種センサや制御ユニットが設置されている。搬送台車以外のこれらの電気機器は、分電盤等から１００Ｖまたは２００Ｖの電源が供給されて、電気機器付近に設置されたＡＣ／ＤＣコンバータにより所望の電源を得ている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５６−１４０６０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、軌道上の各種センサや制御ユニット等の電気機器の数が増えると、それぞれの電気機器に電源を供給する必要があり、電気機器に接続するための分電盤数や電源配線も増加する。そして、電源配線が増えると、電源配線の誤配線の問題が生じる可能性が増えるとともに、配線ダクトも太いものが必要となるため、作業負担及び費用負担が増大する。また、軌道が天井に敷設されている場合は軌道を高所に配置することが多いことから、軌道上に設置した電気機器に対する配線の作業負担が大きい上、軌道上のユニットを検査する検査機器（各種Ｃｈｅｃｋｅｒ）等の移動体の電気機器に対する延長コードの配線の作業負担が大きい。更に、検査機器（各種Ｃｈｅｃｋｅｒ）等の移動体の電気機器の電源として、従来からバッテリーが使用されているが、バッテリーの寿命の問題もあり、長時間の使用には不適切である。
【０００７】
そこで、本発明は、配置が容易であり、作業負担及び費用負担を削減することができる軌道上の搬送台車以外の電気機器に対する給電装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００８】
本発明に係る給電装置は、高周波電源装置に接続された一次側給電線に配置され、巻回された二次巻線と当該一次側給電線との間で電磁誘導により非接触で給電が行われる非接触給電トランスと、前記二次巻線からの電源入力を整流回路により整流して所定の直流電圧を出力する定電圧回路と、を備え、前記定電圧回路の出力側に接続された軌道上の搬送台車以外の電気機器に対して一定電圧を供給することを特徴とする。
【０００９】
これにより、軌道上に配置された搬送台車以外の電気機器（センサや制御ユニット等）の給電として、非接触給電トランスと定電圧回路を備えた非接触の給電装置を用いており、軌道上に配置された搬送台車以外の電気機器の数が多くなったとしても、分電盤数や電源配線を増加させることなく、給電を行うことができる。従って、誤配線を防止するとともに、配線ダクトが細いものですみ、作業負担及び費用負担を軽減することができる。また、給電線が配置されている場所であればどのような場所においても、容易に給電が可能となる。
【００１０】
ここで、本発明に係る給電装置は、前記整流回路の前段又は後段に前記非接触給電トランスと並列に接続された電源スイッチを更に備え、前記電源スイッチは、短絡時に電源オフ、解放時に電源オンとなるように機能されて良い。
【００１１】
これにより、電流トランスである非接触給電トランスの電源オン／オフが、電源スイッチにより可能となる。
【００１２】
また、本発明に係る給電装置は、前記定電圧回路は、前記整流回路と、前記整流回路と並列に接続されたスイッチ手段と、前記スイッチ手段と並列に接続された出力コンデンサと、前記スイッチ手段と前記出力コンデンサとの間に接続されたダイオードと、前記スイッチ手段に接続されたスイッチ制御手段と、を備え、前記スイッチ制御手段は、前記電気機器が軽負荷時にはスイッチのオン時間比率を大きく、前記電気機器が重負荷時にはスイッチのオン時間比率を小さくするように機能されて良い。
【００１３】
これにより、整流回路により整流された直流電流を、スイッチ手段及びスイッチ制御手段により、負荷である電気機器が必要とする電力に応じてバイパスさせ、負荷側が求める電流を流すことが可能となる。また、ダイオードにより、スイッチ手段をオンにした際の出力コンデンサからの電流の逆流を防ぎ、出力コンデンサの短絡を防止することが可能である。
【００１４】
ここで、前記整流回路と前記スイッチ手段との間に直列に接続されたリアクトル、を更に備えて良い。
【００１５】
これにより、スイッチ手段のオン／オフによるスイッチングノイズが一次側給電線に与える影響を防止することが可能となる。
【００１６】
尚、前記スイッチ制御手段が、ＰＷＭ制御で制御されて良い。
【００１７】
これにより、ＰＷＭ制御により、出力が一定電圧となるようにスイッチ手段を制御して、定電圧回路を実現することができる。
【００１８】
あるいは、前記スイッチ制御手段が、ヒステリシスコンパレータ制御で制御されて良い。
【００１９】
これにより、ヒステリシスコンパレータ制御により、出力が一定電圧となるようにスイッチ手段を制御して、定電圧回路を実現することができる。
【００２０】
更に、本発明に係る給電装置は、前記非接触給電トランスが、前記一次側給電線に複数配置されてよい。
【００２１】
これにより、非接触給電トランスの二次巻線の巻数をそのままにして複数の非接触給電トランスを接続することができ、二次巻線に流れる電流増加に伴う銅損の増加を回避し、効率良く供給電力を増やすことができる。
【００２２】
ここで、複数の前記非接触給電トランスのそれぞれに巻回された二次巻線が、１つの前記定電圧回路に並列に接続されて良い。
【００２３】
これにより、簡易な構造により、効率よく良く供給電力を増やすことができる。
【００２４】
あるいは、前記定電圧回路は、前記非接触給電トランスと同じ数の複数の前記整流回路と、複数の前記整流回路から直流電流を入力される１つの前記スイッチ手段と、１つの前記出力コンデンサと、１つの前記ダイオードと、１つの前記スイッチ制御手段を備え、複数の前記非接触給電トランスのそれぞれに巻回された二次巻線が、前記定電圧回路の複数の前記整流回路にそれぞれ並列に接続されて良い。
【００２５】
これにより、接続した複数の非接触給電トランスが別の高周波電源系統にある場合の各電源周波数の差により生じるビートを防止しつつ、効率よく良く供給電力を増やすことができる。
【００２６】
あるいは、複数の前記非接触給電トランスのそれぞれに巻回された二次巻線が、前記非接触給電トランスと同じ数の複数の前記定電圧回路にそれぞれ並列に接続され、複数の前記定電圧回路のそれぞれに接続された接続ダイオードを介して、複数の前記定電圧回路からの出力を合わせて前記電気機器に供給して良い。
【００２７】
これにより、接続した複数の非接触給電トランスが別の高周波電源系統にある場合の各電源周波数の差により生じるビートを防止しつつ、効率よく良く供給電力を増やすことができる。
【００２８】
ここで、複数の前記定電圧回路において、１つの前記スイッチ制御手段が共用され、複数の前記定電圧回路のそれぞれに接続ダイオードが接続されることなく、複数の前記定電圧回路からの出力を合わせて前記電気機器に供給して良い。
【００２９】
これにより、複数の定電圧回路に対して１つのスイッチ制御手段を用いることにより、複数の定電圧回路を接続するための接続ダイオードが不要になり、構造を簡易化することができる。
【００３０】
更に、本発明に係る給電装置は、前記非接触給電トランスが、空隙がない形状でコアが形成されて良い。
【００３１】
これにより、結合度が向上して無効電力が削減され、非接触給電トランスの電力伝送効率が向上することができる。また、定電圧回路に非接触給電トランスの二次巻線の二次側漏れインダクタンスを補償するための共振回路を用いる必要がなく、共振回路の負荷回路が故障した場合に共振回路などに非常に大きな電流が流れるリスクを防止することができる。
【００３２】
ここで、前記コアは、ファライトコア、珪素鋼板、またはアモルファスコアの材質で形成されて良い。
【００３３】
これにより、高周波特性が優れた材質によりコアが形成されており、１ｋＨｚ以上の比較的高い周波数を用いる本発明に係る給電装置に用いるのに適している。
【００３４】
更に、本発明に係る給電装置は、前記非接触給電トランスが、前記一次側給電線を囲むようにコアが形成されると共に、前記一次側給電線に対して脱着可能な構造でコアが形成されて良い。
【００３５】
これにより、一次側給電線の任意の場所に給電装置を設置することができるため、一次側給電線のある任意の場所において給電装置による給電が可能となる。
【００３６】
更に、本発明に係る給電装置は、本前記定電圧回路の後段に並列に接続されたＤＣ／ＡＣインバータを更に備え、前記ＤＣ／ＡＣインバータに接続された前記電気機器に対して一定交流電圧を供給して良い。
【００３７】
これにより、交流電源を使用する一般の電気機器に対しても給電を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、図面を参照しつつ、本発明である給電装置を実施するための最良の形態について具体的な一例に即して説明する。
【００３９】
まず、本実施形態に係る給電装置を図１〜図６に基づいて以下に説明する。図１は、本実施形態に係る給電装置を示す概略図である。図２は、本実施形態に係る給電装置を示す回路図である。図３は、非接触給電トランスのコアの形状の例を示す図である。図４は、ヒステリシスコンパレータ制御手段の回路の一例を示す図である。図５は、本実施形態に係る給電装置の変形例を示す回路図である。図６は、非接触給電トランスの構造を示す縦断面図である。
【００４０】
図１に示すように、非接触給電装置（給電装置）３０は、給電線（一次側給電線）１に配置された非接触給電トランス２と、定電圧回路ユニット５とを備えている。搬送台車が走行する軌道（図示せず）上には、軌道を構成する軌道側壁の側方に、高周波電源装置９に接続された１本の一次側の給電線１を折り曲げられて、折り曲げられた給電線１の往路及び復路である給電線１ａと同１ｂとがそれぞれ左右に所定の間隔をおいて、且つ、軌道側壁との間に一定の間隔をおいて、軌道と平行に配置されている。
【００４１】
非接触給電トランス２は、図１に示されるように、内部に２つの貫通穴４ａ、４ｂを有したコア４の中央部４ｃに二次側コイルである二次巻線（ピックアップコイル）３が巻回され、コア４の２つの貫通穴４ａ、４ｂに、１本の給電線１の往復線路である給電線１ａ、１ｂが収容されている。一次側の給電線１に、高周波電源装置９からの高周波の電流が供給されると、往復線路である各給電線１ａ、１ｂの周囲には、これらに流れる電流の向きが逆であるために、互いに逆方向の磁束が発生し、これらの磁束の変化により、二次側コイルである二次巻線３には、誘導起電力が発生して（つまり電圧が誘起されて）、一次側の給電線１から二次巻線３に非接触で電力が供給される。
【００４２】
尚、非接触給電トランス２のコア４は、フェライトコア、珪素鋼板、アモルファス等の高周波特性の優れた材質で形成されることが望ましい。これは、移動体用の電気機器に対する非接触給電が１ｋＨｚ以上の比較的高い周波数を用いるからである。
【００４３】
また、非接触給電トランス２のコア４の形状は、図１のような形状に限らない。即ち、給電線１を囲んでいればどのような形状であっても良い。ここで、非接触給電トランス２のコア４の形状の例を図３に示す。図３（ａ）にあるように、断面Ｏ字形にコア４ｄを形成し、二次巻線３が巻回されたコア４ｄの内部の孔に、往復線路である給電線１の一方の給電線（１ａまたは１ｂ）を収容して非接触給電トランス２を形成しても良い。また、図３（ｂ）にあるように、断面Ｃ字形にコア４ｅを形成し、二次巻線３が巻回されたコア４ｅの内部の孔に、往復線路である給電線１の一方の給電線（１ａまたは１ｂ）を収容して非接触給電トランス２を形成しても良い。更に、図３（ｃ）にあるように、断面Ｅ字形にコア４ｆを形成し、中央凸部に二次巻線３を巻回し、中央凸部と左右凸部との間に、給電線１ａ、１ｂを収容して非接触給電トランス２を形成しても良い。
【００４４】
尚、非接触給電トランス２の電力伝送効率を低下させないため、非接触給電トランス２のコア４は、空隙がない形状で形成されることが望ましい。これは、非接触給電トランス２のコア４に空隙があると、結合度が低下するため無効電力が増え、非接触給電トランス２の電力伝送効率が低下するからである。即ち、空隙がない形状でコア４が形成されていることにより、非接触給電トランス２の電力伝送効率が向上する。
【００４５】
そして、図１に示すように、定電圧回路ユニット５は、二次巻線３に並列に順に接続されたＯＮ／ＯＦＦスイッチ（電源スイッチ）７と、定電圧回路６と、表示ランプ８とを備え、電流トランスである非接触給電トランス２の両端（二次巻線３）に並列に接続されたＯＮ／ＯＦＦスイッチ７で開／閉を行うことにより電源ＯＮ／ＯＦＦの制御を行い、定電圧回路６で一定電圧に制御されて、電気機器である負荷（図２に示す負荷１５）に対して定電圧を出力するようになっている。ここで、負荷１５である電気機器は、軌道上に配置された搬送台車以外の電気機器（制御ユニット、各種センサ、各種Ｃｈｅｃｋｅｒ等）を意味している。尚、表示ランプ８は、定電圧回路ユニット５の電源監視に用いる。図１においては、表示ランプ８は定電圧回路６の後段に並列に接続しているが、非接触給電の周波数で表示ランプ８の点灯が可能な場合は、定電圧回路６の前段に非接触給電トランス２と並列に接続しても良い。また、表示ランプ８は必須の構成要素ではなく、必要なければ接続しなくても良い。
【００４６】
また、図２に示すように、定電圧回路６は、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７の後段に二次巻線３に並列に順に接続された整流回路１０と、スイッチ手段１１と、平滑用の出力コンデンサ１３と、スイッチ手段１１と出力コンデンサ１３の間に直列に接続されたダイオード１２と、出力コンデンサ１３からの出力に基づいてスイッチ手段１１を制御するためのＰＷＭ制御手段（スイッチ制御手段）１４と、を備えている。定電圧回路６では、整流回路１０で二次巻線３からの電流を直流化し、スイッチ手段１１で直流化した電流を負荷電力に応じてバイパスさせて、出力コンデンサ１３により負荷１５に出力する。ここで、スイッチ手段１１では、出力電圧を負荷電力に応じた所望の一定電圧に制御するためのＰＷＭ制御手段１４によりＯＮ／ＯＦＦされる。即ち、ＰＷＭ制御手段１４は、負荷１５が軽負荷の時には、スイッチ手段１１のＯＮ  Ｄｕｔｙ時間を多くし、負荷１５に電流を供給せずに、スイッチ手段１１により電流をバイパスさせる時間を多く設けるように制御する。一方、負荷１５が重負荷の時には、スイッチ手段１１のＯＮ  Ｄｕｔｙ時間を少なくし、負荷１５に電流を供給して、スイッチ手段１１により電流をバイパスさせる時間を少なくするように制御する。更に、負荷１５が求める電流が多い過負荷の場合には、スイッチ手段１１のＯＮ  Ｄｕｔｙ時間をなくし、スイッチ手段１１を動作させない（電流をバイパスさせない）ように制御する。尚、ダイオード１２は、スイッチ手段１１がＯＮした際の出力コンデンサ１３からの電流の逆流を防ぐために設けられている。また、スイッチ手段１１に流れるスイッチ電流は、電流源入力のためサージは発生しない。スイッチ手段１１の両端電圧も同様である。
【００４７】
尚、スイッチ手段１１を制御して出力電圧を負荷電力に応じた所望の一定電圧に制御するためのスイッチ制御手段として、ＰＷＭ制御手段１４の代わりに、図４に示すような、コンパレータ１６ａを用いたヒステリシスコンパレータ制御手段１６であっても良い。尚、スイッチ制御手段としてＰＷＭ制御手段１４を用いた場合は、スイッチ手段が高速スイッチングとなり、スイッチ手段１１のＯＮ／ＯＦＦにかかわらず、一次側（給電線１）からみた非接触給電トランス２のインダクタンス成分がほぼ一定になるのに対し、スイッチ制御手段としてヒステリシスコンパレータ制御手段１６を用いた場合は、スイッチ手段１１が低速スイッチングとなり、スイッチ手段１１のＯＮ／ＯＦＦにより一次側（給電線１）からみた非接触給電トランス２のインダクタンス成分が変化する。
【００４８】
また、図２に示す回路構成においては、スイッチ手段１１のＯＮ／ＯＦＦ動作により、スイッチングノイズが給電線１に影響を与えるため、図５に示すように、整流回路１０とスイッチ手段１１との間にリアクトル１７を直列に挿入することが好ましい。
【００４９】
更に、非接触給電トランス２のコア４に空隙を有する場合（例えば、図３（ｂ）、（ｃ）に示す非接触給電トランス２）、図２に示す回路構成においては、スイッチ手段１１のＯＮ／ＯＦＦ動作により、漏れインダクタンスが給電線１のインピーダンスに対して影響を与える。即ち、図２に示す回路構成においては、スイッチ手段１１のＯＮ／ＯＦＦ動作により、非接触給電トランス２の二次巻線３の端子間が短絡／開放を繰り返し、給電線１側から見た漏れインダクタンスがスイッチ手段１１のＯＮ／ＯＦＦにより変化する。特に、給電線１と高周波電源装置９で構成される回路が共振回路を有している場合に、漏れインダクタンス値により共振が崩れる可能性も大きい。従って、スイッチ制御手段としてＰＷＭ制御手段１４を用いる等して、スイッチ手段１１のスイッチング周波数を、少なくとも給電線１に流れる電流の周波数よりも早く制御し、更に、図５に示すように、整流回路１０とスイッチ手段１１との間にリアクトル１７を直列に挿入することが好ましい。これにより、非接触給電トランス２の二次巻線３の端子間電圧が負荷１５に応じた値になり、非接触給電トランス２の二次巻線３の端子間の短絡／開放の２つの漏れインダクタンス値の極端な変化が緩和され、給電線１への影響を軽減することができる。
【００５０】
また、非接触給電トランス２を、図６に示すように、給電線１に対して脱着可能な構造で形成することが好ましい。即ち、図６に示すように、トランスカバー１８を対向する２つの筐体が蝶番２０で開閉自在になるように形成し、一方の中央凸部に二次巻線３が巻回された２つの断面Ｅ字形のコア４，４をトランスカバー１８の各筐体内に配置する。そして、給電線１に対して非接触給電トランス２を着ける場合は、まず、トランスカバー１８を開いて、中央凸部に二次巻線３が巻回されていない他方のコア４の中央凸部の両側の凹部のそれぞれに、往復線路である給電線１の往路と復路のそれぞれを収容する。そして、トランスカバー１８を閉じて、蝶番２０の反対側に配置されたトランスカバー１８の２つの筐体の取手部分のそれぞれに設けた孔に対して、ボルトとナットから構成される取り付けネジ１９を嵌めて締めることにより、給電線１に対して非接触給電トランス２を固定することができる。給電線１に対して非接触給電トランス２を外す場合は、取り付けネジ１９を外して、トランスカバー１８を開くと良い。これにより、非接触給電トランス２が給電線１に対して脱着可能になることから、給電線１のある任意の場所に非接触給電トランス２を配置して、負荷１５への給電を行うことができる。例えば、従来バッテリーや電池で駆動していた軌道上で用いる各種Ｃｈｅｃｋｅｒの電源として使用することもでき、バッテリー切れの心配がなく使用することができる。尚、非接触給電トランス２の固定は、図６に示すような取り付けネジ１９に限らず、例えば、永久磁石による簡易固定でも可能である。簡易固定による場合は、例えば、頻繁に場所を移動する各種Ｃｈｅｃｋｅｒの電源として本実施の形態に係る非接触給電装置３０を使用する場合に適している。また、非接触給電トランス２は、給電線１を中に収容して固定できる構造であれば、図６に示す形状、構造に限らない。
【００５１】
ここで、図２に基づいて、非接触給電装置３０の動作について説明する。非接触給電トランス２の空隙がないため、ほぼ完全な電流トランスと見ることができる。従って、給電線１に流れる給電線電流Ｉ1により非接触給電トランス２を介して供給される電流Ｉ2は、給電線１の一次巻数をｎ1、二次巻線３の二次巻数をｎ2とすると、次式で表すことができる。
【００５２】
【数１】
2006141115.tif 000003
【００５３】
例えば、回路損失がない理想状態として、給電線電流Ｉ1＝５０Ａ、一次巻数ｎ1＝１ｔｕｒｎ、二次巻数ｎ2＝２５ｔｕｒｎ、出力電力Ｖout＝２４Ｖ、負荷電力Ｐ＝２４Ｗ（１Ａ）と仮定する。このとき、非接触給電トランス２から供給される電流は、上述の数１の式よりＩ2＝２Ａとなる。負荷電流Ｉout＝１Ａのため、この時のスイッチ手段１１のＯｎ  Ｄｕｔｙが５０％となるようにＰＷＭ制御手段１４により制御する。同様に、負荷電力Ｐ＝４８Ｗ（２Ａ）の場合は、負荷電流Ｉout＝２Ａのため、この時のスイッチ手段１１のＯｎ  Ｄｕｔｙが０％となるようにＰＷＭ制御手段１４により制御する。
【００５４】
次に、負荷１５に対する供給電力を増やす場合について、図７〜図１０に基づいて説明する。図７は、非接触給電トランス２を複数接続した場合の第一の実施形態に係る給電装置を示す回路図である。図８は、非接触給電トランス２を複数接続した場合の第二の実施形態に係る給電装置を示す回路図である。図９は、非接触給電トランス２を複数接続した場合の第三の実施形態に係る給電装置を示す回路図である。図１０は、非接触給電トランス２を複数接続した場合の第四の実施形態に係る給電装置を示す回路図である。
【００５５】
通常、上述のような非接触給電装置３０においては、高周波電源装置９の電源電圧や給電線１の長さ（インピーダンス）に基づいて、給電線１に流れる電流が固定されている。負荷１５に対する供給電力を増やす場合には、二次巻線３の二次巻数（ｎ2）を減らすことにより、非接触給電トランス２から供給される電流Ｉ2を大きくして対応することができる（数１参照）。しかしながら、二次巻線３に流れる電流（Ｉ2）が増えるため、実際には銅損が増加し、効率が低下する。
【００５６】
従って、図７に示す非接触給電装置３０のように、複数（図７では２つ）の非接触給電トランス２を給電線１に配置し、複数の非接触給電トランス２の二次巻線３から得た電流を、１つの定電圧回路ユニット５を介して負荷１５に供給することにより、負荷１５に対する供給電力を増やすことができる。尚、給電線１に配置する非接触給電トランス２の数は２つに限らず、複数であっても良い。
【００５７】
ここで、給電線１に接続した複数の非接触給電トランス２が別の高周波電源系統にある場合、即ち、複数の非接触給電トランス２が、それぞれ、別々の高周波電源装置９に接続された別々の給電線１に接続されている場合は、各高周波電源装置９の周波数の差によりビートを打つため、例えば、図７に示す非接触給電装置３０において、２つの高周波電源装置９の給電線電流位相が１８０度ずれた場合には、負荷１５に給電をすることができない。従って、図８に示す非接触給電装置３０のように、２つの整流回路１０と、２つの整流回路１０から直流電流を入力される１つのスイッチ手段１１と、１つの出力コンデンサ１３と、１つのダイオード１２と、１つのＰＷＭ制御手段１４を備えるように定電圧回路ユニット５を形成し、それぞれ、別々の高周波電源装置９に接続された給電線１に設置された２つの非接触給電トランス２のそれぞれに巻回された二次巻線３の各々を、２つの整流回路１０に並列に接続する。尚、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７は、図８では、２つの整流回路１０の後段に１つ接続しているが、それに限らず、２つの整流回路１０のそれぞれの前段に２つ接続しても良い。また、給電線１に配置する非接触給電トランス２の数は２つに限らず、複数であっても良い。この場合は、定電圧回路ユニット５を、非接触給電トランス２と同数の整流回路１０と、非接触給電トランス２と同数の整流回路１０から直流電流を入力される１つのスイッチ手段１１と、１つの出力コンデンサ１３と、１つのダイオード１２と、１つのＰＷＭ制御手段１４を備えるように形成し、それぞれ、別々の高周波電源装置９に接続された給電線１に設置された複数の非接触給電トランス２のそれぞれに巻回された二次巻線３の各々を、非接触給電トランス２と同数の整流回路１０に並列に接続する。
【００５８】
または、図９に示す非接触給電装置３０のように、それぞれ、別々の高周波電源装置９に接続された給電線１に設置された２つの非接触給電トランス２のそれぞれに巻回された二次巻線３の各々に対して、２つの定電圧回路ユニット５を並列に接続しても良い。なお、２つの定電圧回路ユニット５からの出力電圧は、それぞれ接続ダイオード１７を介した後、負荷１５に並列に接続して供給することが望ましい。尚、図１０に示す非接触給電装置３０のように、２つの定電圧回路ユニット５に対して１つのＰＷＭ制御手段１４を共有する、即ち、２つの定電圧回路ユニット５がそれぞれ有するスイッチ手段１１を、一方の定電圧回路ユニット５の出力に基づいてＰＷＭ制御手段１４で制御するように構成してもよい。この場合は、ＰＷＭ制御手段１４が１つで済み、２つの定電圧回路ユニット５の出力電圧は全く同じになるため、２つの定電圧回路ユニット５からの出力電圧を、それぞれ接続ダイオード１７を介さずに、負荷１５に並列に接続して供給することできる。尚、給電線１に配置する非接触給電トランス２の数は２つに限らず、複数であっても良い。この場合は、別々の高周波電源装置９に接続された給電線１に設置された複数の非接触給電トランス２のそれぞれに巻回された二次巻線３の各々に対して、非接触給電トランス２と同数の定電圧回路ユニット５を並列に接続し、非接触給電トランス２と同数の定電圧回路ユニット５からの出力電圧を、それぞれ接続ダイオード１７を介した後、負荷１５に並列に接続して供給する。
【００５９】
このように、本実施形態に係る非接触給電装置３０（図２参照）によると、軌道上に配置された搬送台車以外の電気機器（センサや制御ユニット等）を負荷１５とした場合の給電として、非接触給電トランス２と定電圧回路ユニット５を備えた非接触給電装置３０を用いており、軌道上に配置された搬送台車以外の電気機器の数が多くなり、負荷１５が大きくなったとしても、分電盤数や電源配線を増加させることなく、給電を行うことができる。従って、誤配線を防止するとともに、配線ダクトが細いものですみ、作業負担及び費用負担を軽減することができる。また、給電線が配置されている場所であればどのような場所においても、容易に給電が可能となる。
【００６０】
また、図２に示すように、非接触給電装置３０が、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７を有していることから、電流トランスである非接触給電トランス２の電源オン／オフが、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７により可能となる。
【００６１】
また、図２に示すように、定電圧回路ユニット５では、整流回路１０により整流された直流電流を、スイッチ手段１１及びＰＷＭ制御１４により、負荷１５である電気機器が必要とする電力に応じてバイパスさせ、負荷１５側が求める電流を流すことが可能となる。また、ダイオード１２により、スイッチ手段１１をオンにした際の出力コンデンサ１３からの電流の逆流を防ぎ、出力コンデンサ１３の短絡を防止することが可能である。
【００６２】
また、図５に示す非接触給電装置３０のように、整流回路１０とスイッチ手段１１との間にリアクトル１７を直列に接続すると、スイッチ手段１１のオン／オフによるスイッチングノイズが給電線１に与える影響を防止することが可能となる。
【００６３】
また、スイッチ制御手段として、ＰＷＭ制御１４（図２参照）またはヒステリシスコンパレータ制御１６（図４参照）を用いるにより、出力が一定電圧となるようにスイッチ手段１１を制御して、定電圧回路ユニット５を実現することができる。
【００６４】
また、図１に示す非接触給電トランス２によれば、空隙がない形状でコア４が形成されていることから、結合度が向上して無効電力が削減され、非接触給電トランス２の電力伝送効率が向上することができる。また、定電圧回路ユニット５に非接触給電トランス２の二次巻線３の二次側漏れインダクタンスを補償するための共振回路を用いる必要がなく、共振回路の負荷回路が故障した場合に共振回路などに非常に大きな電流が流れるリスクを防止することができる。
【００６５】
また、ファライトコア、珪素鋼板、またはアモルファスコアの高周波特性が優れた材質によりコア４が形成されることにより、１ｋＨｚ以上の比較的高い周波数を用いる本実施の形態に係る非接触給電装置３０に用いるのに適する。
【００６６】
また、図６に示す非接触給電トランス２の構造によれば、給電線１を囲むようにコア４が形成されると共に、給電線１に対して脱着可能な構造でコア４が形成されることから、給電線１の任意の場所に非接触給電装置３０を設置することができるため、給電線１のある任意の場所において非接触給電装置３０による給電が可能となる。
【００６７】
更に、図７〜図１０に示す非接触給電装置３０によれば、非接触給電トランス２の二次巻線３の巻数をそのままにして複数の非接触給電トランス２を給電線１に接続して負荷１５に給電を行うことから、二次巻線３に流れる電流増加に伴う銅損の増加を回避し、効率良く供給電力を増やすことができる。
【００６８】
以上、本発明は、上記の好ましい実施形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされる。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。また、具体例は、本発明の構成を例示したものであり、本発明を限定するものではない。
【００６９】
上述の実施の形態に係る非接触給電装置３０においては、非接触給電により直流定電圧を出力するものであるが、図１１に示す非接触給電装置３０のように、定電圧回路ユニット５の後段にＤＣ／ＡＣインバータ２１を接続し、例えば、ＡＣ１００Ｖ（５０Ｈｚ）を出力してもよい。この場合、給電線１から商用電源を取り出すことが可能となり、一般電気機器に対しても給電を行うことができる。更に、図１１に示す非接触給電装置３０では、非接触給電トランス２を図６に示すような脱着可能な構成にしていることから、給電線１があるところであれば、どこでも交流電源を得ることが可能である。
【００７０】
また、上述の実施の形態に係る非接触給電装置３０の給電線１は、軌道上に配置された搬送台車に対して電磁誘導により非接触で給電する給電線１を共有して、軌道上に配置された搬送台車以外の電気機器に給電を行うものであって良いし、軌道上に配置された搬送台車に対して電磁誘導により非接触で給電する給電線１とは別に設置された、軌道上に配置された搬送台車以外の電気機器のみに給電を行うものであって良い。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本実施形態に係る給電装置を示す概略図である。
【図２】本実施形態に係る給電装置を示す回路図である。
【図３】非接触給電トランスのコアの形状の例を示す図である。
【図４】ヒステリシスコンパレータ制御手段の回路の一例を示す図である。
【図５】本実施形態に係る給電装置の変形例を示す回路図である。
【図６】非接触給電トランスの構造を示す縦断面図である。
【図７】非接触給電トランスを複数接続した場合の第一の実施形態に係る給電装置を示す回路図である。
【図８】非接触給電トランスを複数接続した場合の第二の実施形態に係る給電装置を示す回路図である。
【図９】非接触給電トランスを複数接続した場合の第三の実施形態に係る給電装置を示す回路図である。
【図１０】非接触給電トランスを複数接続した場合の第四の実施形態に係る給電装置を示す回路図である。
【図１１】本実施形態に係る給電装置の変形例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００７２】
１      給電線（一次側給電線）
２      非接触給電トランス
３      二次巻線
４      コア
５      定電圧回路ユニット
６      定電圧回路
７      ＯＮ／ＯＦＦスイッチ（電源スイッチ）
９      高周波電源装置
１０    整流回路
１１    スイッチ手段
１２    ダイオード
１３    出力コンデンサ
１４    ＰＷＭ制御手段（スイッチ制御手段）
１５    負荷（電気機器）
１６    ヒステリシスコンパレータ制御手段（スイッチ制御手段）
１７    リアクトル
２１    ＤＣ／ＡＣインバータ
３０    非接触給電装置（給電装置）
【図１】
2006141115.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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